contro i fulmini - Impianto Elettrico

[approfondimento/normativa]
La protezione
contro i fulmini
A febbraio 2013 è stata aggiornata la normativa tecnica di
riferimento per la protezione contro i fulmini, costituita dalla
serie di norme EN 62305. La serie si compone di quattro Parti
aventi ciascuna uno specifico campo di applicazione e
sostituisce completamente la serie Norme CEI EN
62305:2006-04
Riccardo Tommasini
L
a serie di norme EN 62305 per la protezione contro i fulmini si compone di quattro
parti aventi ciascuna uno specifico campo
di applicazione e sostituisce completamente la serie
Norme CEI EN 62305:2006-04:
• 62305-1 “Protezione contro i fulmini. Principi
generali”
Indica i principi generali che sono alla base della
protezione contro il fulmine di strutture, impianti
e persone.
• 62305-2 “Protezione contro i fulmini. Valutazione
del rischio”
Si riferisce alla valutazione del rischio dovuto a fulmini a terra, ed ha lo scopo di fornire la procedura
per la determinazione di detto rischio.
• 62305-3 “Protezione contro i fulmini. Danno
materiale alle strutture e pericolo per le persone”
Definisce i requisiti per la protezione contro i fulmini contro i danni materiali e alle persone mediante
un impianto di protezione.
• 62305-4 “Protezione contro i fulmini. Impianti
elettrici ed elettronici nelle strutture”
Fornisce elementi sul progetto, l’installazione, la
manutenzione e la verifica delle misure di protezione (SPM) per gli impianti interni elettrici ed
elettronici per ridurre il rischio di danni permanenti dovuti all’impulso elettromagnetico (LEMP)
associato al fulmine. Tali norme hanno validità
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sia internazionale (IEC) sia europea e nazionale.
Il loro nucleo di origine, in particolare per quanto
attiene la valutazione del rischio dovuto al fulmine,
è stato sviluppato dal Comitato Tecnico 81 del CEI
fin dagli anni ’90 con le norme CEI 81-1 e CEI
81-4. Il CT 81 “Protezione contro i fulmini” ha
lo scopo di preparare norme riguardanti i criteri
per la valutazione del rischio dovuto ai fulmini e
all’installazione dei relativi impianti di protezione.
Nel 2006, con le opportune modifiche introdotte
nei lavori internazionali, la norma italiana è diventata standard internazionale con la pubblicazione
della prima edizione delle norme 62305, con voto
parallelo IEC e CENELEC. La seconda edizione
della norma, pubblicata nel febbraio 2013, pur
non essendo variata nella sua strategia generale,
presenta alcune rilevanti modifiche rispetto l’edizione precedente.
La valutazione del rischio
dovuto al fulmine
La decisione di adottare le misure di protezione
contro il fulmine (installazione di LPS, di SPD o
altri provvedimenti) deve essere presa sulla base del
confronto tra il rischio considerato, R e il rischio
tollerabile, RT.
I danni causati dai fulmini possono essere di diverso tipo:
• Tipo 1: perdite di vite umane (L1)
• Tipo 2: perdita inaccettabile di servizi pubblici
essenziali (L2)
• Tipo 3: perdita di un patrimonio culturale insostituibile (L3)
• Tipo 4: perdite economiche (L4)
Se si verifica uno dei primi tre tipi di danno, il
valore di rischio tollerabile è quello indicato nella
seguente tabella 1. A tale proposito, si noti che
la nuova edizione della norma ha ridotto di un
ordine di grandezza il rischio tollerabile relativo
alla perdita di patrimonio culturale insostituibile:
da 0,001 a 0,0001.
Tipo di perdita
RT
L1
Perdita di vite umane o danni
permanenti
10–5
L2
Perdita di servizio pubblico
10–3
L3
Perdita di patrimonio culturale
insostituibile
10–4
Tabella 1- Rischio tollerabile per diversi
tipi di perdita
Se il danno è di tipo 4, cioè coinvolge soltanto
perdite economiche, la decisione di adottare
misure di protezione può essere presa dal progettista, in accordo con il committente del pro-
getto, sulla base di una convenienza puramente
economica, confrontando il rischio dovuto
al fulmine con il costo annuo delle eventuali
misure di protezione da adottare. Tale metodo
è illustrato dettagliatamente all’appendice D
della Norma CEI EN 62305 – 2.
Il rischio dovuto al fulmine è costituito da otto
diverse componenti di rischio (RX), in funzione
delle quattro sorgenti di danno (SX) considerate
(figura 1), così definite:
• Sorgente di danno S1: Fulminazione diretta
della struttura
- RA: componente relativa ai danni ad esseri
viventi dovuti a tensioni di contato e di passo
in zone all’interno della struttura e fino a 3 m
all’esterno della struttura (la definizione di tale
componente è stata modificata nella seconda
edizione della norma: ora sono considerati i
danni agli esseri viventi per tensione di contatto
e di passo non solo in ambiente esterno ma
anche in ambiente interno).
- RB: componente relativa ai danni materiali
causati da scariche pericolose all’interno della
struttura che innescano l’incendio e l’esplosione e che possono anche essere pericolose
per l’ambiente.
- RC: componente relativa al guasto di impianti
interni causata dal fenomeno elettromagnetico
associato al fulmine (LEMP).
• Sorgente di danno S2: Fulminazione indiretta della struttura (fulmine in prossimità della
struttura)
- RM: componente relativa al guasto di impianti
interni causata dal fenomeno elettromagnetico
associato al fulmine (LEMP).
• Sorgente di danno S3: Fulminazione diretta della linea esterna (servizio) entrante nella
struttura
- RU: componente relativa ai danni ad esseri
viventi dovuti a tensioni di contato all’interno
della struttura dovute alla corrente di fulmine
Fonte APT
Figura 1 - Sorgenti di danno
Figura 2 - Componenti di rischio in relazione alle sorgenti di danno
iniettata nella linea entrante nella struttura.
- RV: componente relativa ai danni materiali
(incendio o esplosione innescati da scariche
pericolose fra installazioni esterne e parti metalliche, generalmente nel punto d’ingresso della
linea nella struttura) dovuti alla corrente di fulmine trasmessa attraverso il servizio entrante.
- RW: componente relativa al guasto di impianti
interni causata da sovratensioni indotte sulla
linea e trasmesse alla struttura.
• Sorgente di danno S4: Fulminazione indiretta della linea esterna (servizio) entrante nella
struttura
- RZ: componente relativa al guasto di impianti
interni causata da sovratensioni indotte sulla
linea e trasmesse alla struttura.
La figura 2 indica, per ciascun tipo di rischio,
quali componenti devono essere considerate.
Componenti di rischio
Come noto, ciascuna componente di rischio,
sostituendo a “X” il pedice della componente
considerata, può essere espressa nella forma
RX = NX * PX * LX, dove:
- RX è la componente di rischio considerata
- NX è il numero di eventi (fulmini) pericolosi
- PX è la probabilità di danno
- LX è la perdita conseguente.
Le principali variazioni introdotte dalla nuova
edizione della norma riguardano il calcolo delle
probabilità di danno (PX).
Componente di rischio RA
La probabilità PA, ovvero la probabilità che un
fulmine sulla struttura causi un danno ad esseri
viventi per elettrocuzione, si calcola anche negli
ambienti interni ed è minore di uno solo quan-
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[approfondimento/normativa]
do è installato un LPS. Il calcolo è effettuato
come prodotto dei due termini PTA*PB: il primo
legato alle misure di protezione adottate per
ridurre la tensione di contatto e di passo o la
sua probabilità di accadimento (es. equipotenzializzazione del suolo o isolamento elettrico
delle calate); il secondo in funzione della classe
dell’LPS installato.
Componente di rischio RC
La probabilità PC, ovvero la probabilità che un
fulmine sulla struttura causi dei guasti negli
impianti interni, è legata a due possibili accoppiamenti della corrente di fulmine con gli
impianti interni: per effetto resistivo (caduta di
tensione sul dispersore) o per effetto induttivo
(tensione indotta sulle spire dell’impianto interno dal LEMP). Tali effetti possono essere ridotti
dall’installazione di un opportuno limitatore di
sovratensione (SPD) e comunque dipendono
dalle modalità di collegamento dell’impianto
interno alla linea di alimentazione che proviene
dall’esterno. Il calcolo si effettua con la relazione
PC = PSPD*CLD, dove il primo termine dipende
dal livello di protezione (LPL) dell’SPD installato, il secondo dalla schermatura dell’impianto
interno e dalle sue modalità di collegamento
all’alimentazione.
Componente di rischio RM
La componente di rischio RM (rischio che un
fulmine vicino alla struttura causi guasti negli
impianti interni) è ora valutata considerando
come pericolose le tensioni indotte di 1.000
V (nella precedente edizione si considerava
1.500 V). Ciò ha condotto a una nuova rego-
Fonte DEHN
la di determinazione dell’area di raccolta dei
fulmini prossimi alla struttura (Area AM), che
ora si estende per 500 m nell’intorno della
struttura considerata.
Componenti di rischio RU, RV, RW
ed RZ
Le componenti di rischio RU, RV, RW ed RZ (legate
al rischio di danno prodotto da un fulmine
che cada sulla linea o in prossimità di essa)
si valutano sulla base delle rispettive aree di
raccolta (AL per la fulminazione diretta della
linea e AI nel caso di fulminazione indiretta).
Anche in questo caso, analogamente a quanto
illustrato per la componente di rischio RM, si
considerano come pericolose le sovratensioni
di 1.000 V anziché 1.500 V.
Conclusioni
La nuova serie di norme CEI EN 62305 ha
sostituto, dal febbraio 2013, la precedente
edizione della norma relativa alla protezione
contro i fulmini che, tuttavia, rimane in vigore
fino al 1° dicembre 2013. I nuovi documenti,
pur non stravolgendo l’impianto normativo, introducono numerose modifiche alla procedura
di valutazione del rischio dovuto al fulmine, in
particolare per quanto riguarda il calcolo della
probabilità di danno di alcune componenti e la
definizione delle aree di raccolta per le tensioni
indotte, per le quali è stato esteso il livello della
tensione di tenuta degli apparati fino a 1 kV.
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